JP3079622B2 - 自動焦点整合装置 - Google Patents

自動焦点整合装置

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JP3079622B2
JP3079622B2 JP03086689A JP8668991A JP3079622B2 JP 3079622 B2 JP3079622 B2 JP 3079622B2 JP 03086689 A JP03086689 A JP 03086689A JP 8668991 A JP8668991 A JP 8668991A JP 3079622 B2 JP3079622 B2 JP 3079622B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラの撮像素子
より映像信号の高域周波数成分を検出し、その振幅が最
大になるようにレンズの焦点整合装置を駆動する自動焦
点整合装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオ一体型カメラは小型・軽量
化に伴って急速にその需要が伸びている。自動焦点整合
装置はビデオ一体型カメラの取扱いを簡便にし、一層の
普及に貢献するものである。
【0003】以下に従来の自動焦点整合装置について説
明する。図3は従来の自動焦点整合装置のブロック図を
示すものである。図3において、1はレンズ、2は撮像
面に結像している被写体を電気信号に変換する撮像素
子、3は前記撮像素子2の出力を増幅する前置増幅器、
4は前記前置増幅器3の出力である映像信号に処理を加
えてテレビジョン信号に変換するプロセス回路、5は撮
像素子2で得た映像信号から高域周波数成分を検出する
バンドパスフィルタ(以下BPFと称す)で、例えば3
00Hz〜3MHz通過域をもっている。6はBPF5で得
た高域周波数成分に含まれる基準周波数成分を検出する
基準周波数成分検出器、7は前記高域周波数成分の振幅
が最大になるようにレンズ1を制御するとともに、モー
タ駆動回路8とモータ9でレンズ1の焦点整合装置を基
準周波数で微振動させる制御回路である。
【0004】以上のように構成された従来の自動焦点整
合装置について、以下その動作について説明する。
【0005】モータ9は制御回路7から供給される基準
周波数でレンズ1の焦点整合装置を微動し、レンズ1の
フォーカスを目に検出できない程度に変化させる。その
結果、撮像素子2の出力信号に含まれる高域周波数成分
は基準周波数で振幅変動を受け基準周波数成分をもつこ
とになる。前記高周波成分はBPF5で検出されその中
に含まれるフォーカス変化による基準周波数成分は基準
周波数成分回路6で検出される。前記信号は制御回路7
で極性と振幅が検出され、モータ駆動回路8、モータ9
で撮像素子2の出力信号の高域周波数成分が最大になる
ようにレンズ1の焦点整合装置を駆動する。
【0006】モータ9の駆動方法を検出する原理につい
て、図2を用いてもう少し詳細に説明する。縦軸は撮像
素子2の出力信号に含まれる高域周波数成分の振幅で、
横軸はレンズ1の焦点整合装置の位置である。近は近距
離の被写体に合焦する位置、遠は遠距離被写体に合焦す
る位置である。いま、距離D1にある被写体を撮像した
場合を考えると、レンズ1の焦点整合装置が前記距離D
1に対応した位置にあるとき合焦し、高域周波数成分の
振幅は最大となる。焦点整合装置が前記位置より近側ま
たは遠側にずれても、高域周波数成分の振幅は減少す
る、一種の山形特性となり図2に示すAのようになる。
一方、a1,a2,a3は各レンズ位置におけるモータ
9の基準周波数での微動による焦点整合装置の動きを示
している。a1に示す微変動に伴うフォーカスの変化に
より、高域周波数成分はb1のような振幅変調を受け基
準周波数成分をもつことになる。またa2に示す微変動
では、b2に示す振幅変調を受ける。前記振幅変調はb
1,b2から明らかなように合焦位置より近距離側と遠
距離側で位相が180°反転する。従って、b1のよう
な振幅変調を受けた高域周波数成分から基準周波数成分
を検出し、前記基準周波数成分を基準周波数で同期検波
して前記成分の振幅と位相を検出する。前記検出信号で
モータ9によってレンズ1の焦点整合装置を矢印c1の
方向に駆動するなら、b2の場合では矢印c2の方向に
駆動することになる。従ってモータ9は常に高域周波数
成分が最大になる位置へ焦点整合装置を駆動し、合焦状
態が得られる。このようにこの従来例の自動焦点整合装
置はレンズの焦点整合装置を含めてクローズドループを
形成でき、焦点整合装置の組立をラフにできるなど多く
の特徴を有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、次のような問題点を有していた。レンズ
位置が合焦点から離れれば撮像素子2に写る被写体の像
は、コントラストが下がる性質と、像が大きくなる二つ
の性質をもっている。また、コントラストが下がると高
域周波数成分は小さくなり、像が大きくなると高域周波
数成分は大きくなる。通常の被写体では合焦点からはな
れると像が大きくなる性質よりもコントラストが下がる
性質の影響が大きくて、高域周波数成分は小さくなり図
2に示すAのような山形波形になるが、被写体が高輝度
の場合は像が大きくなって高域周波数成分が大きくなる
性質が合焦点付近で大きく現れるために図2に示すBの
ようなM形波形になる。自動焦点整合装置は高域周波数
成分の振幅が最大になるように作動するため、高輝度被
写体の場合e1またはe2の位置にレンズを駆動してし
まい、ボケたテレビジョン信号を作り出してしまう。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、高輝度被写体においても確実に合焦する自動焦点整
合装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の自動焦点整合装置は、被写体像を撮像面に結
像する撮像素子より得た映像信号から高域周波数成分を
検出し、高域周波数成分の振幅が最大になるようにレン
ズの焦点整合装置を駆動するよう構成し、被写体が高輝
度の場合、高域周波数成分を検出する帯域を変えること
のできる構成を有している。
【0010】
【作用】高輝度被写体ではレンズが合焦点から離れると
コントラストが下がる性質よりも像が大きくなる性質の
影響が大きくて、高域周波数成分はM形の特性を示す
が、高域周波数成分を検出する帯域を変えてより高域成
分のみの検出を行うと前記二つの性質の影響力が逆転す
るので高輝度被写体でも確実に合焦することができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0012】図1において、従来の構成と同一構成要素
については同一番号を付与し説明を省略する。但し、B
PF5は第1のBPF5と表現し、制御回路7は第1の
制御回路7と表現する。10は第1のBPF5よりも通
過域周波数が高くかつ帯域幅の狭い特性を有する第2の
BPFで、例えば1MHz〜3MHzの通過域をもつ。11は
第1のBPF5と第2のBPF10を切り換える切り替
え回路で、第2の制御回路13によって被写体が高輝度
の時に第2のBPF10が選択される。高輝度検出回路
12は高域周波数成分より被写体が高輝度であることを
検出する回路である。
【0013】以上のように構成された本実施例の自動焦
点整合装置について、図2を用いてその動作を説明す
る。
【0014】レンズの位置が合焦点D1から離れれば撮
像素子に写る被写体の像は、コントラストが下がる性質
と、像が大きくなる二つの性質をもっている。また、コ
ントラストが下がると高域周波数成分は小さくなり、像
が大きくなると高域周波数成分は大きくなる。通常の被
写体では合焦点からはなれると像が大きくなる性質より
もコントラストが下がる性質の影響が大きく、高域周波
数成分は小さくなり図2に示すAのような山形波形にな
るが、被写体が高輝度の場合は像が大きくなって高域周
波数成分が大きくなる性質が合焦点付近で大きく現れる
ために図2に示すBのようなM型波形になる。自動焦点
整合装置は高域周波数成分の振幅が最大になるように作
動するため、高輝度被写体の場合e1またはe2の位置
にレンズを駆動してしまう。ところが、高域周波数成分
を検出する帯域を変えてより高域成分のみの検出を行う
と前記二つの性質の影響力が逆転して、像が大きくなっ
て高域周波成分が大きくなる性質よりもコントラストが
下がって高域周波数成分が小さくなる性質による影響が
大きくなる。そのため、高輝度被写体での高域周波数成
分の波形は図2に示すAのようになり、高輝度被写体で
も確実に合焦状態が得られる。
【0015】以上のように本実施例によれば、撮像素子
2の受光面に結像している被写体像を周期的・光学的に
ボカし、撮像素子2より得た映像信号の高域周波数成分
を検出し、前記検出信号から前記ボケに対応する信号を
検出し、前記高域周波数成分の振幅が最大になるよう
に、レンズ1の焦点整合装置を駆動するシステムにおい
て、被写体が高輝度になったときに、前記高周波成分の
検出する周波数を高くし、帯域を狭めることにより、合
焦時の精度が大幅に向上し、系の動作範囲をより一層の
高輝度まで広めることができる。また、被写体が高輝度
であることを検出する手段として、映像信号のレベルを
検出し、そのレベルがある値になったら高輝度であると
判断するものでもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明の自動焦点整合装置は被写体像が
受光面に結像している撮像素子より得た映像信号から高
域周波数成分を検出し、前記高域周波数成分の振幅が最
大になるようにレンズの焦点整合装置を駆動するシステ
ムにおいて、被写体が高輝度であるときに前記高域周波
数成分を検出する帯域を狭めるかまたは検出する周波数
を変えることにより、合焦時の精度を格段に向上でき、
より一層の高輝度被写体まで拡大でき、その実用的効果
は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における自動焦点整合装置の
ブロック図
【図2】モータの駆動方向を検出する原理を説明するた
めの特性図
【図3】従来の自動焦点整合装置のブロック図
【符号の説明】
1 レンズ 2 撮像素子 3 前置増幅器 4 プロセス回路 5 第1のバンドパスフィルタ 6 基準周波数成分検出回路 7 第1の制御回路 8 モータ駆動回路 9 モータ 10 第2のバンドパスフィルタ 11 切り替え回路 12 高輝度検出回路 13 第2の制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/232 G02B 7/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像面に結像している被写体を電気信号に
    変換する撮像素子と、前記撮像素子に合焦させるための
    レンズと、前記撮像素子の出力を増幅する前置増幅器
    と、前記前置増幅器の出力である映像信号に処理を加え
    てテレビジョン信号に変換するプロセス回路と、前記撮
    像素子で得た映像信号から異なる高域周波数成分を検出
    する複数のバンドパスフィルタと、前記複数のバンドパ
    スフィルタを切り換えるための切り換え回路と、バンド
    パスフィルタで得た高域周波数成分に含まれる基準周波
    数成分を検出する基準周波数成分検出器と、前記高域周
    波数成分の振幅が最大になるようにレンズを制御すると
    ともにモータ駆動回路とモータで前記レンズを基準周波
    数で微振動させる第一の制御回路と、前記映像信号より
    高輝度被写体を検出する高輝度検出回路と、前記高輝度
    検出回路より得た高輝度検出信号より前記複数のバンド
    パスフィルタを切り換えるための第二の制御回路とを備
    えることを特徴とする自動焦点整合装置。
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